KR102281604B1 - 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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정철영
최용욱
김현배
이석민
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주식회사 금성풍력
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Abstract

지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템은 지하공간에 설치되어 지하공간의 온도 및 일산화탄소를 감지하는 센서부, 지하공간의 흡기 연도 또는 배기 연도에 설치되어 외부 공기를 지하공간 내부로 흡입하거나 지하공간의 내부 공기를 외부로 배출하며 복수개의 송풍기로 구비되는 송풍기 어레이, 송풍기 어레이의 송풍기별 가동시간이 저장되는 저장부 및 센서부의 감지결과에 따라 송풍기 어레이의 동작을 제어하되, 환기에 필요한 유량에 따라 송풍기 운전대수를 결정하고, 송풍기별 가동시간을 고려하여 송풍기별 가동시간이 평준화되도록 각 군별 송풍기를 군집 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템 및 그 방법{System for group controlling in ventilating system and method thereof}
본 발명은 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 송풍기의 효율적인 관리가 가능하고 전력비용을 절감할 수 있는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 대형 빌딩이나 아파트 등의 집합건물의 지하주차장이나 지하상가와 같은 지하공간에는 환기를 위한 송풍기가 설치된다. 이러한 지하공간은 입출구만이 개방되어 있으므로 지하주차장이나 지하상가의 깊이가 깊어질수록 지하공간 내부의 공기가 외부 공기로 환기되기 어려우며, 이로 인해 지하공간 내부의 공기를 외부로 배출시키는 송풍기가 필수적일 수 있다.
그러나 종래의 환기 시스템은 복수의 송풍기가 대부분 일괄적으로 제어되기 때문에 불필요한 송풍기의 가동으로 인해 전력비용이 증가하는 실정이다. 아울러, 지하공간의 환경 또는 위치에 따라 송풍기별 가동시간이 불균일하고 그에 따라 유지보수 기간도 불균일하여 결과적으로 유지보수 비용이 증가할 수 있다.
KR 2020-0082835 A
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 송풍기의 효율적인 관리가 가능하고 전력비용을 절감할 수 있는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 송풍기별 유지보수 주기를 균일화할 수 있는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 지하공간에 설치되어 상기 지하공간의 온도 및 일산화탄소를 감지하는 센서부; 상기 지하공간의 흡기 연도 또는 배기 연도에 설치되어 외부 공기를 상기 지하공간 내부로 흡입하거나 상기 지하공간의 내부 공기를 외부로 배출하며 복수개의 송풍기로 구비되는 송풍기 어레이; 상기 송풍기 어레이의 송풍기별 가동시간이 저장되는 저장부; 및 상기 센서부의 감지결과에 따라 상기 송풍기 어레이의 동작을 제어하되, 환기에 필요한 유량에 따라 송풍기 운전대수를 결정하고, 상기 송풍기별 가동시간을 고려하여 송풍기별 가동시간이 평준화되도록 각 군별 송풍기를 군집 제어하는 제어부;를 포함하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 센서부는 상기 지하공간 내의 온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 지하공간 내의 일산화탄소(CO) 농도를 감지하는 CO 센서;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서부는 상기 지하공간 내의 미세먼지 농도를 감지하는 미세먼지 센서; 상기 지하공간 내의 스모크 농도를 감지하는 센서; 및 상기 지하공간 내의 습도를 감지하는 습도 센서;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템은 사용자 단말 또는 관제 서버와 통신하는 통신부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제어부는 사용자 운전모드로 상기 송풍기 어레이의 동작을 제어하는 경우 상기 센서부의 감지결과에 따라 상기 송풍기 어레이의 비상운전 알람 또는 배기운전 알람을 상기 사용자 단말 또는 상기 관제 서버로 전송하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 송풍기는 회전력을 발생시키는 모터; 상기 모터의 회전축에 연결되어 상기 회전력에 의해 회전하는 프로펠러; 상기 모터를 지지하며 상기 프로펠러에 대응하는 위치에 개구가 구비되는 프레임; 및 상기 프레임에서 상기 프로펠러의 일측에 구비되어 상기 개구를 개폐하는 댐퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 지하공간의 온도가 임계온도 이상인 경우, 비상운전으로서 상기 송풍기 어레이를 최대 속도로 가동하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 지하공간의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우, 상기 송풍기 어레이를 배기운전하도록 제어하고, 배기운전을 개시한 후 상기 CO 농도가 제2임계농도를 초과하는 경우 상기 송풍기 어레이 전체를 저속 배기운전하도록 제어하며, 상기 CO 농도가 상기 제2임계농도 이하인 경우 배기에 필요한 유량에 따라 상기 송풍기 어레이를 분할 배기운전 하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 지하공간에 설치된 센서부에 의해 상기 지하공간의 온도 및 일산화탄소를 감지하는 단계; 상기 지하공간의 흡기 연도 또는 배기 연도에 설치되어 외부 공기를 상기 지하공간 내부로 흡입하거나 상기 지하공간의 내부 공기를 외부로 배출하며 복수개의 송풍기로 구비되는 송풍기 어레이의 운전모드가 자동 모드인지를 판단하는 제1판단 단계; 및 상기 운전모드가 자동 모드인 경우, 상기 센서부의 감지결과에 따라 상기 송풍기 어레이의 동작을 제어하되, 환기에 필요한 유량에 따라 송풍기 운전대수를 결정하고, 저장부에 미리 저장된 상기 송풍기 어레이의 송풍기별 가동시간을 고려하여 송풍기별 가동시간이 평준화되도록 각 군별 송풍기의 군집 제어를 수행하는 단계를 포함하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법은 사용자 단말 또는 관제 서버와 통신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 수행하는 단계는 사용자 운전모드로 상기 송풍기 어레이의 동작을 제어하는 경우 상기 센서부의 감지결과에 따라 상기 송풍기 어레이의 비상운전 알람 또는 배기운전 알람을 상기 사용자 단말 또는 상기 관제 서버로 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수행하는 단계는 상기 지하공간의 온도가 임계온도 이상인 경우, 비상운전으로서 상기 송풍기 어레이를 최대 속도로 가동할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수행하는 단계는 상기 지하공간의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우, 상기 송풍기 어레이를 배기운전하고, 배기운전을 개시한 후 상기 CO 농도가 제2임계농도를 초과하는 경우 상기 송풍기 어레이 전체를 저속 배기운전하며, 상기 CO 농도가 상기 제2임계농도 이하인 경우 배기에 필요한 유량에 따라 상기 송풍기 어레이를 분할 배기운전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템 및 그 방법은 센서부에 의해 감지된 결과에 따라 송풍기 어레이를 군집제어함으로써, 송풍기의 효율적인 관리가 가능하고 전력비용을 절감할 수 있으므로 사용 및 관리의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 송풍기 어레이의 분할 운전시 이전 가동시간에 따라 송풍기별 평균가동시간을 평준화하도록 제어함으로써, 송풍기별 유지보수 주기를 증가시킬 수 있으므로 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템의 송풍기 어레이의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템의 개별 송풍기의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 배기운전 모드의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 분할 배기운전 모드의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 사용자 운전모드의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)을 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템의 개략적 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템의 송풍기 어레이의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 건물(11)의 지하공간(12)에 설치될 수 있다. 여기서, 건물(11)은 빌딩이나 아파트 등의 집합건물일 수 있다. 또한, 지하공간(12)은 지하주차장일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일례로, 지하공간(12)은 건물(11) 지하의 작업장일 수 있다.
지하공간(12)은 건물(11)의 지하에서 복수개의 층으로 구성될 수 있다. 각 층의 지하공간(12)은 배기 연도(13) 또는 흡기 연도(15)를 통하여 배기탑(14) 및 흡기탑(16)과 연통할 수 있다. 이때, 외부 공기는 흡기탑(16) 및 흡기 연도(15)를 통하여 지하공간(12)로 유입될 수 있다. 아울러, 지하공간(12) 내의 공기는 배기 연도(13) 및 배기탑(14)을 통하여 건물(11) 외부로 배출될 수 있다.
지하공간(12)의 각 층에는 일정 간격으로 주변을 모니터링할 수 있는 센서부(120)가 구비될 수 있다. 센서부(120)는 각 층의 천정 부근에 구비될 수 있다.
지하공간(12)에서 배기탑(14)과 연통하는 배기 연도(13) 또는 흡기탑(16)과 연통하는 흡기 연도(15)와 각각 연통하는 부분에 송풍기 어레이(110)가 설치될 수 있다. 즉, 각 층별 지하공간(12)에서 송풍기 어레이(110)는 배기 연도(13) 또는 흡기 연도(15) 측에 각각 구비될 수 있다.
도 2를 참조하면, 송풍기 어레이(110)는 프레임(110a)에 복수 개의 송풍기(110-1~110-N)가 설치된 것일 수 있다. 여기서, 프레임(110a)은 송풍기에 대응하는 개구(110b)가 구비될 수 있다.
프레임(110a)은 각 송풍기(110-1~110-N)의 모터(111)를 지지하며, 프로펠러(112)에 대응하는 위치에 개구(110b)가 구비될 수 있다. 모터(111)는 프레임(110a)의 일측에 구비되고, 프로펠러(112)는 프레임(110a)의 타측에 구비될 수 있다. 즉, 개구(110b)는 각 송풍기의 모터(111)와 프로펠러(112) 사이에 구비될 수 있다. 아울러, 개구(110b)는 망사 형태 또는 격자 형태의 보호구가 구비될 수 있다.
개구(110b)의 외측에는(도면에서 우측)에는 댐퍼(미도시)가 구비될 수 있다. 댐퍼(114)는 개구(110b)를 개폐하기 위한 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110), 센서부(120), 저장부(130), 통신부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
송풍기 어레이(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 지하공간(12)의 배기 연도(13) 또는 흡기 연도(15)에 설치되어 외부 공기를 지하공간(12) 내부로 흡입하거나 지하공간(12)의 내부 공기를 외부로 배출할 수 있다. 이러한 송풍기 어레이(110)는 군집으로 구성될 수 있다. 즉, 송풍기 어레이(110)는 1군 송풍기(110-1), 2군 송풍기(110-2) 및 N군 송풍기(110-N)를 포함할 수 있다. 여기서, 각 군별 송풍기는 최소 단위의 제어 대상으로서 적어도 하나의 송풍기를 포함할 수 있다. 일례로, 1군 송풍기(110-1)는 하나의 송풍기일 수도 있지만, 복수개의 송풍기를 포함할 수도 있다. 즉, 각 군별 송풍기는 일련의 제어시 동일하게 동작할 수 있다.
센서부(120)는 지하공간(12)에 설치되어 지하공간(12)의 각종 상태를 감지할 수 있다. 센서부(120)는 온도 센서(121), CO 센서(122), 미세먼지 센서(123), 스모그 센서(124) 및 습도 센서(125)를 포함할 수 있다.
온도 센서(121)는 지하공간(12) 내의 온도를 감지할 수 있다. CO 센서(122)는 지하공간(12) 내의 일산화탄소(CO) 농도를 감지할 수 있다. 미세먼지 센서(123)는 지하공간(12) 내의 미세먼지 농도를 감지할 수 있다. 스모그 센서(124)는 지하공간(12)공간 내의 스모크 농도를 감지할 수 있다. 습도 센서(125)는 지하공간(12) 내의 습도를 감지할 수 있다.
저장부(130)는 송풍기 어레이(110)의 송풍기별 가동시간이 저장될 수 있다. 여기서, 송풍기별 가동시간은 최소단위로 제어되는 군별 송풍기의 가동시간일 수 있다. 즉, 각 군별 송풍기는 동일한 가동시간이 저장될 수 있다.
통신부(140)는 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)와 통신할 수 있다. 통신부(140)는 유선통신망 또는 무선 통신망을 통하여 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)와 통신할 수 있다. 여기서, 사용자 단말(미도시)은 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)의 운영자 또는 관리자의 휴대용 단말일 수 있다. 또한, 관제 서버(미도시)는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)의 관제 서버일 수 있다.
제어부(150)는 센서부(120)의 감지결과에 따라 송풍기 어레이(110)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 센서부(120)에서 감지된 지하공간(12)의 상태에 따라 적절한 환기를 위해 송풍기 어레이(110)를 군집 제어할 수 있다.
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110)의 효율적인 관리가 가능하고 전력비용을 절감할 수 있으므로 사용 및 관리의 편의성을 향상시킬 수 있다.
이때, 제어부(150)는 자동 모드 또는 사용자 모드로 제어될 수 있다. 제어부(150)는 자동 모드에서 센서부(120)의 감지결과를 기반으로 한 자가진단에 의해 송풍기 어레이(110)의 정상운전, 배기운전 또는 비상운전을 자동으로 제어할 수 있다. 아울러, 제어부(150)는 사용자 모드에서 센서부(120)의 감지 결과에 따라 사용자가 수동으로 송풍기 어레이(110)의 운전을 조작하도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 알람할 수 있다.
제어부(150)는 온도 센서(121)에서 감지한 지하공간(12)의 온도가 임계온도 이상인 경우, 화재나 화염 등으로 인한 이상상황으로 판단할 수 있다. 여기서, 임계온도는 화재나 화염을 감지할 수 있는 온도일 수 있다. 이때, 제어부(150)는 송풍기 어레이(110)를 비상운전으로 가동하도록 제어할 수 있다. 일례로, 이와 같이, 지하공간(12)의 온도가 임계온도 이상인 경우에는 제어부(150)는 비상운전으로서 송풍기 어레이(110)를 최대 속도로 가동하도록 제어할 수 있다.
이와 동시에, 제어부(150)는 사용자가 화재경보나 화재대피 등의 추가적인 조치를 취할 수 있도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 비상운전을 알람할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 CO 센서(122)에서 감지한 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우, 적절한 환기가 필요한 상황으로 판단할 수 있다. 여기서, 제1임계농도는 지하공간(12)에 주차된 차량으로부터 배출된 배기가스나 기계설비 등의 작동에 의해 배출되는 가스가 대기환경 기준에 근접한 농도일 수 있다. 일례로, 제1임계농도는 대기환경 기준 농도보다 낮은 수준의 농도일 수 있다. 즉, 제2임계농도는 후술하는 제1임계농도보다 10ppm 정도 낮은 값일 수 있다. 이때, 제어부(150)는 송풍기 어레이(110)를 배기운전하도록 제어할 수 있다.
아울러, 제어부(150)는 배기운전을 개시한 후 CO 센서(122)에서 감지한 지하공간(12)의 농도가 제2임계농도를 초과하는 경우, 긴급하게 환기가 필요한 상황으로 판단할 수 있다. 여기서, 제2임계농도는 지하공간(12)에 주차된 차량으로부터 배출된 배기가스나 기계설비 등의 작동에 의해 배출되는 가스가 정상 수준을 초과하는 농도일 수 있다. 일례로, 제2임계농도는 대기환경 기준 농도일 수 있다. 즉, 제2임계농도는 8시간평균치 9ppm 또는 1시간평균치 25ppm일 수 있다. 이때, 제어부(150)는 송풍기 어레이(110) 전체를 저속 배기운전하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 해당 지층의 지하공간(12)에 설치된 송풍기 어레이(110) 전체를 동작시켜 보다 빠르게 환기시킬 수 있다. 다만, 화재 등과 같은 비상 상황은 아니므로 송풍기 어레이(110)는 전력 소비 및 유지보수 등을 고려하여 저속으로 동작할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 CO 센서(122)에서 검출된 CO 농도가 제2임계농도 이하인 경우, 긴급하지 않지만 환기가 필요한 상황으로 판단할 수 있다. 이와 같이, CO 농도가 제1임계농도 이상이면서도 제2임계농도 이하인 경우는 지하공간(12)에서 빈번하게 발생하는 일반적인 상황이거나 배기가스가 급증하기 전단계 수준의 상황일 수 있다. 이때, 제어부(150)는 지하공간(12)의 배기에 필요한 유량에 따라 송풍기 어레이(110)를 분할 배기운전하도록 제어할 수 있다.
제어부(150)는 지하공간(12)의 환기에 필요한 유량에 따라 송풍기 운전대수를 결정하고, 송풍기별 가동시간을 고려하여 송풍기별 가동시간이 평준화되도록 각 군별 송풍기(110-1~110-N)를 군집 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(150)는 센서부(120)에서 감지된 결과를 기반으로 배기에 필요한 유량을 결정할 수 있다. 이때, CO 농도에 따른 배기에 필요한 유량은 사전에 결정되어 저장부(130)에 저장될 수 있다.
제어부(150)는 결정된 유량을 형성하기 위한 송풍기의 가동대수를 결정할 수 있다. 이때, 해당 유량에 따른 송풍기의 가동대수는 사전에 결정되어 저장부(130)에 저장될 수 있다. 여기서, 각 송풍기는 사전에 결정된 회전수 또는 회전속도로 동작하는 것으로 가정한다.
제어부(150)는 해당 송풍기 어레이(110) 중에서 송풍기별 가동시간이 평준화되도록 가동 송풍기를 결정할 수 있다. 여기서, 가동 송풍기는 이전의 가동시간이 적은 순서대로 결정될 수 있다. 이와 같이, 송풍기 어레이(110)에 포함된 복수 개의 송풍기 중에서 가동시간이 작은 송풍기를 가동하게 함으로써, 송풍기의 평균 가동시간을 평준화할 수 있다.
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110)의 각 송풍기별 유지보수 주기를 증가시킬 수 있으므로 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
제어부(150)는 송풍기 어레이(110) 중에서 가동이 결정된 송풍기를 가동하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 미리 결정된 회전수 또는 회전속도로 해당 송풍기가 동작하도록 제어할 수 있다.
아울러, 제어부(150)는 송풍기 어레이(110)의 동작에 의해 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계값 미만으로 떨어진 경우, 해당 송풍기의 가동을 정지하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 해당 송풍기의 가동시간을 저장부(130)에 저장하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 사용자 운전모드로 송풍기 어레이(110)의 동작을 제어하는 경우, 센서부(120)의 감지결과에 따라 송풍기 어레이(110)의 비상운전 알람 또는 배기운전 알람을 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 전송하도록 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(150)는 온도 센서(121)에서 감지한 지하공간(12)의 온도가 임계온도 이상인 경우, 화재나 화염 등으로 인한 이상상황으로 판단할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 사용자가 송풍기 어레이(110)를 비상운전으로 가동하는 동시에 화재경보나 화재대피 등의 추가적인 조치를 취할 수 있도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 비상운전을 알람할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 CO 센서(122)에서 감지한 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우, 적절한 환기가 필요한 상황으로 판단할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 사용자가 송풍기 어레이(110)를 배기운전으로 가동하도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 배기운전을 알람할 수 있다.
아울러, 제어부(150)는 센서부(120)에 의한 감지결과 지하공간(12)이 정상 상태인 경우, 송풍기 어레이(110)의 운전이 필요한지를 판단하여 운전이 필요한 경우, 송풍기 어레이(110)를 가동하도록 제어할 수 있다. 여기서, 송풍기 어레이(110)의 운전이 필요한 경우는 미리 정해진 시간에 따른 동작일 수 있다.
또한, 제어부(150)는 사용자가 송풍기 어레이(110)의 운전을 정지하도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 운전정지를 알람할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 사용자에 의해 송풍기 어레이(110)의 운전이 정지되면 프레임(110a)에 구비된 댐퍼(114)가 닫히도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템의 개별 송풍기의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 송풍기 어레이(110)의 각 송풍기(110-1)는 모터(111), 프로펠러(112), 구동부(113) 및 댐퍼(114)를 포함할 수 있다.
모터(111)는 제어부(150)의 제어에 따라 지하공간(12)의 환기를 위한 회전력을 발생시킬 수 있다. 여기서, 모터(111)의 회전력에 의해 지하공간(12)의 환기를 위한 유량이 발생할 수 있다. 일례로, 모터(111)는 극변환 모터, 인버터 모터, BLDC(Brushless DC) 모터 또는 EC(electronically commutated) 모터 중 어느 하나일 수 있다. 이때, 모터(111)는 제어부(150)의 제어에 따라 회전수 또는 회전속도를 조절할 수 있다.
프로펠러(112)는 모터(111)의 회전축에 연결되어 모터(111)에서 발생한 회전력에 의해 회전할 수 있다. 프로펠러(112)는 3개 또는 4개의 날개로 구성될 수 있다.
구동부(113)는 제어부(150)의 제어에 따라 댐퍼(114)를 구동할 수 있다. 여기서, 구동부(113)는 댐퍼(114)가 회전에 의해 개구(110b)를 개폐하도록 구동할 수 있다. 일례로, 구동부(113)는
댐퍼(114)는 프레임(110a)에서 프로펠러(112)의 일측에 구비되어 개구(110b)를 개폐할 수 있다. 일례로, 댐퍼(114)는 프레임(110a)의 일측에 회전가능하게 결합될 수 있다. 즉, 댐퍼(114)는 일측이 프레임(110a)에 힌지결합될 수 있다. 이때, 댐퍼(114)는 구동부(113)의 구동력에 의해 회전하여 개구(110b)를 개폐할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 순서도이다.
지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법(200)은 운전 상태를 판단하는 단계(S210 내지 S230), 감지된 온도에 따른 비상운전 단계(S240 및 S250) 및 감지된 CO 농도에 따른 배기운전 단계(S260 및 S270)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110)가 운전중인의 여부를 판단하여(단계 S210), 운전중이 아닌 경우, 송풍기 어레이(110)가 동작 상태이가 아니므로 댐퍼(114)를 닫을 수 있다(단계 S220). 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 단계 S210으로 진행하여 송풍기 어레이(110)의 운전 상태를 지속적으로 판단할 수 있다. 여기서, 송풍기 어레이(110)는 지하공간(12)의 흡기 연도(15) 또는 배기 연도(13)에 설치되어 외부 공기를 지하공간(12) 내부로 흡입하거나 지하공간(12)의 내부 공기를 외부로 배출하며 복수개의 송풍기로 구비될 수 있다.
단계 S210의 판단결과, 송풍기 어레이(110)가 운전중인 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 운전모드가 자동 모드인지를 판단하여(단계 S230), 자동 모드가 아닌 경우, 도 8을 참조하여 후술하는 바와 같은 사용자 모드(300)로 동작한다.
단계 S230의 판단결과, 송풍기 어레이(110)가 자동 모드로 운전중인 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 지하공간(12)에 설치된 센서부(120)에 의해 감지된 지하공간(12)의 온도가 임계온도 미만인지를 판단한다(단계 S240). 이때, 센서부(120)는 지하공간(12)의 각종 상태를 감지할 수 있다. 일례로 센서부(120)는 지하공간(12)의 온도, 일산화탄소(CO), 미세먼지, 스모그 및 습도를 감지할 수 있다.
단계 S240의 판단결과, 감지된 지하공간(12)의 온도가 임계온도 이상인 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110)를 비상운전으로 가동한다(단계 S250). 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 감지된 지하공간(12)의 온도가 임계온도 이상인 경우를 화재나 화염 등으로 인한 이상상황으로 판단할 수 있다. 여기서, 임계온도는 화재나 화염을 감지할 수 있는 온도일 수 있다. 일례로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 비상운전으로서 송풍기 어레이(110)를 최대 속도로 가동할 수 있다.
이와 동시에, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 사용자가 화재경보나 화재대피 등의 추가적인 조치를 취할 수 있도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 비상운전을 알람할 수 있다. 아울러, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 단계 S210으로 진행하여 송풍기 어레이(110)의 운전 상태를 지속적으로 판단할 수 있다.
단계 S240의 판단결과, 감지된 지하공간(12)의 온도가 임계온도 미만인 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 센서부(120)에 의해 감지된 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계농도 미만인지를 판단하여(단계 S260), 제1임계농도 미만인 경우, 현재의 운전 상태를 유지한다. 여기서, 제1임계농도는 지하공간(12)에 주차된 차량으로부터 배출된 배기가스나 기계설비 등의 작동에 의해 배출되는 가스가 대기환경 기준에 근접한 농도일 수 있다. 일례로, 제1임계농도는 대기환경 기준 농도보다 낮은 수준의 농도일 수 있다. 즉, 제2임계농도는 제1임계농도보다 10ppm 정도 낮은 값일 수 있다. 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 단계 S210으로 진행하여 송풍기 어레이(110)의 운전 상태를 지속적으로 판단할 수 있다.
단계 S240의 판단결과, 감지된 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 적절한 환기가 필요한 상황으로 판단하여 도 6을 참조하여 후술하는 바와 같이 송풍기 어레이(110)를 배기운전한다(단계 S270). 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 단계 S210으로 진행하여 송풍기 어레이(110)의 운전 상태를 지속적으로 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 배기운전 모드의 순서도이다.
지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 배기운전 모드(270)는 CO 농도를 판단하는 단계(S272), 저속 배기 운전 단계(단계 S273) 및 분할 배기운전 단계(S274)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110)의 배기운전를 개시한다(단계 S271).
다음으로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 센서부(120)에서 감지된 지하공간(12)의 CO 농도가 제2임계농도를 초과하는지를 판단한다(단계 S272). 여기서, 제2임계농도는 지하공간(12)에 주차된 차량으로부터 배출된 배기가스나 기계설비 등의 작동에 의해 배출되는 가스가 정상 수준을 초과하는 농도일 수 있다. 일례로, 제2임계농도는 대기환경 기준 농도일 수 있다. 즉, 제2임계농도는 8시간평균치 9ppm 또는 1시간평균치 25ppm일 수 있다.
단계 S272의 판단결과, 감지된 지하공간(12)의 CO 농도가 제2임계농도를 초과하는 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 긴급하게 환기가 필요한 상황으로 판단하여 송풍기 어레이(110)를 저속 배기운전한다(단계 S273). 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 해당 지층의 지하공간(12)에 설치된 송풍기 어레이(110) 전체를 동작시켜 보다 빠르게 환기시킬 수 있다. 다만, 화재 등과 같은 비상 상황은 아니므로 송풍기 어레이(110)는 전력 소비 및 유지보수 등을 고려하여 저속으로 동작할 수 있다.
단계 S273의 판단결과, 검출된 지하공간(12)의 CO농도가 제2임계농도 이하인 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 긴급하지 않지만 환기가 필요한 상황으로 판단하여 송풍기 어레이(110)를 분할 배기운전한다(단계 S274). 이와 같이, CO 농도가 제1임계농도 이상이면서도 제2임계농도 이하인 경우는 지하공간(12)에서 빈번하게 발생하는 일반적인 상황이거나 배기가스가 급증하기 전단계 수준의 상황일 수 있다. 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 도 7을 참조하여 후술하는 바와 같이 지하공간(12)의 배기에 필요한 유량에 따라 송풍기 어레이(110)를 분할 배기운전할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 분할 배기운전 모드의 순서도이다.
지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 분할 배기운전 모드(280)는 배기에 필요한 송풍기 가동 대수를 결정하는 단계(S281 및 S282), 해당 송풍기를 가동하는 단계(S283 및 S284) 및 송풍기 가동시간을 저장하는 단계(S285)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 센서부(120)에서 감지된 결과를 기반으로 배기에 필요한 유량을 결정한다(단계 S281). 여기서, CO 농도에 따른 배기에 필요한 유량은 사전에 결정되어 저장부(130)에 저장될 수 있다.
다음으로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 결정된 유량을 형성하기 위한 송풍기의 가동대수를 결정한다(단계 S282). 여기서, 해당 유량에 따른 송풍기의 가동대수는 사전에 결정되어 저장부(130)에 저장될 수 있다. 이때, 각 송풍기는 사전에 결정된 회전수 또는 회전속도로 동작하는 것으로 가정한다.
다음으로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 해당 송풍기 어레이(110) 중에서 송풍기별 가동시간이 평준화되도록 가동 송풍기를 결정한다(단계 S283). 여기서, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 이전의 가동시간이 적은 순서대로 가동 송풍기를 결정할 수 있다. 이와 같이, 송풍기 어레이(110)에 포함된 복수 개의 송풍기 중에서 가동시간이 작은 송풍기를 가동하게 함으로써, 송풍기의 평균 가동시간을 평준화할 수 있다.
다음으로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110) 중에서 가동이 결정된 송풍기를 가동한다(단계 S284). 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 미리 결정된 회전수 또는 회전속도로 해당 송풍기를 가동할 수 있다.
다음으로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 해당 송풍기의 동작이 종료되면, 해당 송풍기의 가동시간을 저장부(130)에 저장한다(단계 S285). 일례로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110)의 동작에 의해 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계값 미만으로 떨어진 경우, 해당 송풍기의 가동을 정지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 사용자 운전모드의 순서도이다.
지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법의 배기운전 모드(270)는 감지된 온도에 따른 비상운전을 알람하는 단계(S320 및 S330), 감지된 CO 농도에 따른 배기운전을 알람하는 단계(S340 및 S350) 및 운전여부에 따라 운전 가동 및 운전정지를 수행하는 단계(S360 내지 단계 S390)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110)의 사용자 운전모드로 운전을 개시한다(단계 S310).
다음으로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 센서부(120)에 의해 감지된 지하공간(12)의 온도가 임계온도 미만인지를 판단하여(단계 S320), 임계온도 이상인 경우, 사용자가 송풍기 어레이(110)를 비상운전으로 가동하는 동시에 화재경보나 화재대피 등의 추가적인 조치를 취할 수 있도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 비상운전을 알람한다(단계 S330). 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 감지된 지하공간(12)의 온도가 임계온도 이상인 경우를 화재나 화염 등으로 인한 이상상황으로 판단할 수 있다. 여기서, 임계온도는 화재나 화염을 감지할 수 있는 온도일 수 있다. 아울러, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 단계 S320으로 진행하여 센서부(120)를 통하여 지하공간(12)의 상태를 지속적으로 감지할 수 있다.
단계 S320의 판단결과, 감지된 지하공간(12)의 온도가 임계온도 미만인 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 센서부(120)에 의해 감지된 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계농도 미만인지를 판단하여(단계 S340), 감지된 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우, 사용자가 송풍기 어레이(110)를 배기운전으로 가동하도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 배기운전을 알람한다(단계 S350). 이때, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 감지된 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우를 적절한 환기가 필요한 상황으로 판단할 수 있다. 아울러, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 단계 S320으로 진행하여 센서부(120)를 통하여 지하공간(12)의 상태를 지속적으로 감지할 수 있다.
단계 S340의 판단결과, 감지된 지하공간(12)의 CO 농도가 제1임계농도 미만인 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 송풍기 어레이(110)의 운전이 필요한지를 판단하여(단계 S360), 운전이 필요한 경우, 송풍기 어레이(110)의 운전을 지속적으로 가동한다(단계 S370). 여기서, 송풍기 어레이(110)의 운전이 필요한 경우는 미리 정해진 시간에 따른 동작일 수 있다. 아울러, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 단계 S320으로 진행하여 센서부(120)를 통하여 지하공간(12)의 상태를 지속적으로 감지할 수 있다.
단계 S360의 판단결과, 송풍기 어레이(110)의 운전이 필요하지 않은 경우, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 사용자가 송풍기 어레이(110)의 운전을 정지하도록 사용자 단말(미도시) 또는 관제 서버(미도시)로 운전정지를 알람한다(단계 S380).
다음으로, 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)은 사용자에 의해 송풍기 어레이(110)의 운전이 정지되면 프레임(110a)에 구비된 댐퍼(114)를 닫는다(단계 S390).
상기와 같은 방법들은 도 3에 도시된 바와 같은 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. 이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템
110 : 송풍기 어레이 110a : 프레임
110b : 개구 111 : 모터
112 : 프로펠러 113 : 구동부
114 : 댐퍼 120 : 센서부
121 : 온도 센서 122 : CO 센서
123 : 미세먼지 센서 124 : 스모그 센서
125 : 습도 센서 130 : 저장부
140 : 통신부 150 : 제어부

Claims (11)

  1. 지하공간에 설치되어 상기 지하공간의 온도 및 일산화탄소를 감지하는 센서부;
    상기 지하공간의 흡기 연도 또는 배기 연도에 설치되어 외부 공기를 상기 지하공간 내부로 흡입하거나 상기 지하공간의 내부 공기를 외부로 배출하며 복수개의 송풍기로 구비되는 송풍기 어레이;
    상기 송풍기 어레이의 송풍기별 가동시간이 저장되는 저장부; 및
    상기 센서부의 감지결과에 따라 상기 송풍기 어레이의 동작을 제어하되, 환기에 필요한 유량에 따라 송풍기 운전대수를 결정하고, 상기 송풍기별 가동시간을 고려하여 송풍기별 가동시간이 평준화되도록 각 군별 송풍기를 군집 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 지하공간의 온도가 임계온도 이상인 경우, 비상운전으로서 상기 송풍기 어레이를 최대 속도로 가동하도록 제어하고,
    상기 지하공간의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우, 상기 송풍기 어레이를 배기운전하도록 제어하되,
    배기운전을 개시한 후 상기 CO 농도가 제2임계농도를 초과하는 경우 상기 송풍기 어레이 전체를 저속 배기운전하도록 제어하며,
    상기 CO 농도가 상기 제2임계농도 이하인 경우 배기에 필요한 유량에 따라 송풍기 운전대수를 결정하여 상기 송풍기 어레이를 분할 배기운전 하도록 제어하며,
    상기 분할 배기운전시 각 송풍기는 사전에 결정된 회전속도로 동작하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 지하공간 내의 온도를 감지하는 온도센서; 및
    상기 지하공간 내의 일산화탄소(CO) 농도를 감지하는 CO 센서;를 포함하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 지하공간 내의 미세먼지 농도를 감지하는 미세먼지 센서;
    상기 지하공간 내의 스모크 농도를 감지하는 센서; 및
    상기 지하공간 내의 습도를 감지하는 습도 센서;를 더 포함하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    사용자 단말 또는 관제 서버와 통신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 사용자 운전모드로 상기 송풍기 어레이의 동작을 제어하는 경우 상기 센서부의 감지결과에 따라 상기 송풍기 어레이의 비상운전 알람 또는 배기운전 알람을 상기 사용자 단말 또는 상기 관제 서버로 전송하도록 제어하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송풍기는,
    회전력을 발생시키는 모터;
    상기 모터의 회전축에 연결되어 상기 회전력에 의해 회전하는 프로펠러;
    상기 모터를 지지하며 상기 프로펠러에 대응하는 위치에 개구가 구비되는 프레임; 및
    상기 프레임에서 상기 프로펠러의 일측에 구비되어 상기 개구를 개폐하는 댐퍼를 포함하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 지하공간에 설치된 센서부에 의해 상기 지하공간의 온도 및 일산화탄소를 감지하는 단계;
    상기 지하공간의 흡기 연도 또는 배기 연도에 설치되어 외부 공기를 상기 지하공간 내부로 흡입하거나 상기 지하공간의 내부 공기를 외부로 배출하며 복수개의 송풍기로 구비되는 송풍기 어레이의 운전모드가 자동 모드인지를 판단하는 제1판단 단계; 및
    상기 운전모드가 자동 모드인 경우, 상기 센서부의 감지결과에 따라 상기 송풍기 어레이의 동작을 제어하되, 환기에 필요한 유량에 따라 송풍기 운전대수를 결정하고, 저장부에 미리 저장된 상기 송풍기 어레이의 송풍기별 가동시간을 고려하여 송풍기별 가동시간이 평준화되도록 각 군별 송풍기의 군집 제어를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 수행하는 단계는,
    상기 지하공간의 온도가 임계온도 이상인 경우, 비상운전으로서 상기 송풍기 어레이를 최대 속도로 가동하고,
    상기 지하공간의 CO 농도가 제1임계농도 이상인 경우, 상기 송풍기 어레이를 배기운전하되,
    배기운전을 개시한 후 상기 CO 농도가 제2임계농도를 초과하는 경우 상기 송풍기 어레이 전체를 저속 배기운전하며,
    상기 CO 농도가 상기 제2임계농도 이하인 경우 배기에 필요한 유량에 따라 송풍기 운전대수를 결정하여 상기 송풍기 어레이를 분할 배기운전하며,
    상기 분할 배기운전시 각 송풍기는 사전에 결정된 회전속도로 동작하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    사용자 단말 또는 관제 서버와 통신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 수행하는 단계는 사용자 운전모드로 상기 송풍기 어레이의 동작을 제어하는 경우 상기 센서부의 감지결과에 따라 상기 송풍기 어레이의 비상운전 알람 또는 배기운전 알람을 상기 사용자 단말 또는 상기 관제 서버로 전송하는 지하공간 환기 시스템의 군집제어 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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